Разрядный источник инфракрасного излучения

Полезная модель относится к разрядным источникам инфракрасного излучения, которые используются в устройствах активной защиты от высокоточного оружия с оптико-электронной системой наведения инфракрасного диапазона. Особенность конструкции заявляемого источника излучения состоит в том, что он снабжен резистивным нагревателем электродов разрядной горелки. Предлагаемая конструкция обеспечивает уменьшение времени выхода источника излучения на рабочий режим при его использовании в составе устройства активной защиты.

Полезная модель относится к источникам излучения на основе электрического разряда в парах цезия, которые используются в устройствах активной защиты от высокоточного ракетного оружия с оптико-электронной системой наведения инфракрасного (ИК) диапазона.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому источнику ИК излучения является источник излучения на основе электрического разряда в парах цезия с модуляцией потока излучения за счет модуляции разрядного тока [1]. В состав источника излучения, выбранного в качестве прототипа, входит наполненная излучающим веществом разрядная горелка с прямой трубчатой оболочкой из лейкосапфира, на противоположных концах которой установлены электродные узлы. Излучающее вещество содержит цезий, который служит плазмообразующей средой, и ксенон, который предназначен для обеспечения зажигания источника ИК излучения. Указанный источник позволяет получить излучение, основные характеристики которого, а именно, спектральный состав, пиковая сила излучения, глубина модуляции и временная структура, соответствуют требованиям к помеховому излучению, необходимому для активной защиты от высокоточного ракетного оружия. Следует отметить, что эффективность использования устройства активной защиты тем выше, чем длительнее воздействие помехового излучения на подавляемый объект (ракету), т.е. чем меньше время выхода устройства на рабочий ("боевой") режим.

Отличительная особенность источников излучения на основе электрического разряда в парах щелочных металлов (в том числе цезия) заключается в том, что время окончательного формирования разряда, т.е. время в течение которого происходит установление рабочего давления паров щелочного металла, сопровождающегося соответствующим ростом напряжения на разрядной горелке от некоторого начального, обусловленного давлением буферного газа (ксенона), до рабочего, обусловленного давлением паров щелочного металла (цезия), составляет не менее 2-3 мин. [2].

Таким образом, недостаток конструкции разрядного источника ИК излучения, выбранного в качестве прототипа, при его использовании в составе устройства активной защиты от высокоточного оружия с оптико-электронной системой наведения состоит в невозможности увеличения времени активного воздействия помехового излучения за счет минимизации времени выхода источника ИК излучения на рабочий режим.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в уменьшении времени выхода на рабочий режим разрядного источника ИК излучения, предназначенного для использования в устройстве активной защиты от высокоточного ракетного оружия с оптико-электронной системой наведения ИК диапазона.

Заявляемый разрядный источник ИК излучения, как и разрядный источник ИК излучения, выбранный в качестве прототипа, содержит наполненную излучающим веществом разрядную горелку с прямой трубчатой оболочкой из лейко-сапфира, на противоположных концах которой герметично установлены электродные узлы.

В отличие от прототипа заявляемый разрядный источник ИК излучения снабжен резистивным нагревателем электродов разрядной горелки, тело накала которого выполнено в виде размещенных коаксиально относительно токоподводов электродных узлов горелки цилиндрических элементов, например, в виде охватывающих токоподводы цилиндрических спиралей.

На фиг.1 приведено схематическое изображение варианта конкретного исполнения разрядного источника ИК излучения, а на фиг.2 - электрическая схема включения источника ИК излучения.

Источник ИК излучения содержит разрядную горелку в составе оболочки 1 из лейкосапфира и электродных узлов 2 и 3, герметично установленных на концах оболочки 1. Внутренняя полость оболочки 1 заполнена излучающим веществом, в состав которого входят цезий и ксенон.

Горелка установлена во внешней оболочке 4 из лейкосапфира, причем оси оболочек 1 и 4 совпадают. Источник ИК излучения снабжен резистивным нагревателем в составе функционально связанных источника электропитания 5 и выполненных, в данном конкретном случае, в виде цилиндрических спиралей тел накала 6 и 7, охватывающих токоподводы электродных узлов 2 и 3, соответственно. Источник электропитания 5 резистивного нагревателя соединен с блоком 8 электропитания и управления импульсным источником ИК излучения.

Предлагаемая конструкция обеспечивает управление процессом формирования разряда в парах цезия посредством теплового воздействия на наиболее холодную область разрядного объема, температура которой однозначно определяет давление паров цезия в разряде, и, как следствие, время выхода на рабочий режим. Предварительно, до выхода носителя устройства активной защиты в атако-опасную зону, под воздействием управляющего сигнала с блока 8 осуществляется включение источника электропитания 5 тел накала 6 и 7. В силу возникающего градиента температур вдоль разрядной горелки (электроды электродных узлов 2 и 3 нагреты сильнее, чем оболочка 1) пары цезия выходят из холодной точки (за электродами) в зону разряда. Так как электроды электродных узлов 2 и 3 прогреваются одновременно, то пары цезия не конденсируются в заэлектродной зоне.

Зажигание источника ИК излучения осуществляется подачей импульса поджига с блока 8, а поскольку имело место предварительное тепловое воздействие на излучающее вещество, то:

- напряжение зажигания снижается, т.к. пробой осуществляется по парам металла;

- градиент температур по толщине стенки оболочки горелки 1 снижается, т.к. оболочка прогрета;

- установление номинального режима питания источника излучения после поджига сразу переводит источник излучения в рабочее состояние.

После выхода источника ИК излучения на рабочий режим по сигналу с блока 8 тела накала 6 и 7 отключаются от источника электропитания 5. Время, в течение которого тела накала 6 и 7 подключены к источнику электропитания 5, определяется экспериментально применительно к конкретному типу источника ИК излучения и тела накала.

Экспериментально установлено, что заявляемая конструкция позволяет сократить время выхода источника ИК излучения на рабочий режим до 20 сек, что полностью соответствует требованиям по эксплуатации источника в составе устройства активной защиты от высокоточного ракетного оружия с оптико-электронной системой наведения ИК диапазона.

Промышленная применимость заявляемого источника ИК излучения определяется возможностью его многократного воспроизведения в процессе производства с использованием стандартного оборудования, современных материалов и технологии.

Литература:

1. C.В.Гавриш, Е.Н.Гайдуков, Б.А.Константинов, В.Г.Никифоров, В.В.Самодергин. Разрядные источники инфракрасного излучения для специальных целей. "Светотехника", 1998, №3

2. С.В.Гавриш, В.М.Градов и др. Особенности теплофизических процессов формирования плазменного столба в импульсных цезиевых лампах высокого давления. Тезисы докладов 6-й Международной светотехнической конференции, г.Калининград, сентябрь 2006 г.

1. Разрядный источник инфракрасного излучения, содержащий наполненную излучающим веществом разрядную горелку с прямой трубчатой оболочкой из лейкосапфира, на противоположных концах которой герметично установлены электродные узлы, отличающийся тем, что он снабжен резистивным нагревателем электродов разрядной горелки, тело накала которого выполнено в виде размещенных коаксиально относительно токоподводов электродных узлов цилиндрических элементов.

2. Разрядный источник инфракрасного излучения по п.1, отличающийся тем, что тело накала выполнено в виде охватывающих токоподводы электродных узлов цилиндрических спиралей.